模具铣刀典型产品加工案例介绍
发布时间：
2022-08-04
现代模具的成形制造中，随着机械电子、汽车、家电等行业新产品美观度及功能要求的提高，越来越复杂的零件使模具的型面日趋复杂，自由曲面所占比例不断增加，这对模具加工技术提出了更高要求。由于模具结构复杂、精度要求高，不同部位的型面特征及材料有较大的差别，所使用的模具铣刀也不同，本文对模具铣刀典型加工案例粗略介绍。
现代模具的成形制造中，随着机械电子、汽车、家电等行业新产品美观度及功能要求的提高，越来越复杂的零件使模具的型面日趋复杂，自由曲面所占比例不断增加，这对模具加工技术提出了更高要求。由于模具结构复杂、精度要求高，不同部位的型面特征及材料有较大的差别，所使用的模具铣刀也不同，本文对模具铣刀典型加工案例粗略介绍。
（一）株洲钻石 XMR01 系列大进给铣刀
（1）应用领域。大进给铣刀在模具行业有广泛的应用，加工效率高于仿形刀具，其中使用四边形刀片的刀具主要用在平面铣削，W型刀片的刀具多用于型腔铣削。
（2）刀具特点
1）切削效率高，刀片小的安装主偏角减小了切削时产生的径向力，最大限度减小刀具振动，大幅度提高进给速度。
2）在大多数场合能替代传统的圆形刀片，较之圆形刀片有较小的主偏角和较宽的修光刃，能高效率地去除毛坯余量。
3）斜面加工、螺旋加工时，需要降低进给速度；钻削加工时，轴向进给量设在0.2mm/r以下，有长切屑飞出，注意安全；螺旋扩孔加工时，每周的背吃刀量不能超过最大背吃刀量ap；S型刀片还可进行插铣加工（见图4-93）。
图4-93 斜面、螺旋加工
4）刀片有Z型和S型2种；安装接口有直柄接口和带端键形式的套式接口。
（3）XMR01 系列铣刀特点说明。大进给刀具的特点就是将主切削力化解到轴向，极大减小径向分力，提高刀具的抗冲击性能，另外，这种结构在大悬伸铣削中也能有效的减少振动（见图4-94）。
图4-94 XMR01 系列铣刀
a）铣刀装配图 b）刀片 c）加工示意图
（4）XMR01系列刀具典型应用案例（加工模具）
1）客户名称：国内某模具制造厂。
2）零件名称：凹模。
3）加工材料：45钢。
4）冷却方式：干式。
5）加工方式：等高粗加工。
6）刀具：XMR01-063-A22-WP08-04，刀片：WPGT080615ZSR，刀片牌号：YBM351。
7）原用刀具：TXP08-63-22（国外某品牌），原用刀片：RB7025/XPKT08T516TR。
8）切削参数：vc=800r/min，ap=1.2mm，vf=4000mm/min。
9）试用结果：刀具加工180min，RB7025加工157min，切削性能优于该品牌进口刀具。
（5）XMR01系列刀具典型应用案例（加工锻钢）
1）客户名称：国内某重工机械公司。
2）零件名称：汽车油箱护板模具。
3）加工材料：55锻钢。
4）冷却方式：干式切削。
5）加工方式：平面铣削；螺旋插补加工。
6）预钻孔直径：φ45mm，切削直径：115mm，总加工深度：60mm。
7）刀具：XMR01-063-A22-WP08-04，刀片：WPGT080615ZSR，刀片牌号：YBG212 。
8）原用刀具：FCP05 X65.080AN-1（国外某品牌），刀片牌号：LC280TT（国外某品牌）。
9）切削参数：n=610r/min，vc=120m/min，ap=2mm，vf=1500~2000mm/min。
10）加工效果：面铣：刀具在试切加工中的表现良好，刀具配装刀片磨损小，无崩刃现象，刚性韧性好；螺旋插补铣：试切加工中表现较好，尤其在螺旋插补铣加工中表现突出，刀片磨损均匀，刚性韧性好。
11）在面铣和螺旋插补铣加工中试用的XMR刀具整体性能优于该品牌进口刀具。
（二）欧士机精加工球头模具铣刀
欧士机研发了可转位式精加工球头铣刀PFB（见图4-95），以应对模具行业不断发展的加工需求。PFB有3种不同的刀体类型可供选择，包括钢制刀体、短柄型硬质合金刀体以及长柄型硬质合金刀体，柄径尺寸φ8~φ32mm。
图4-95 球头铣刀PFB
同时刀片的材质也有4种可供选择，客户可根据具体的加工条件和加工材料，选择最适合的刀体和刀片，如表4-22、表4-23所示。
表4-22 刀片性能
表4-23 PFB具体加工效果
（三）山高快进给铣刀
采用快进给铣削加工方法的刀具主偏角较小，铣刀径向受力较小，轴向受力较大；因而加工过程中产生振动的风险较低，加工平稳。特别当刀具悬伸较长时，由于振动较小可以采用相对较高的切削参数。快进给加工刀具，主偏角小，背吃刀量较浅，但刃口参与切削的部分较长，因此刃口强度比较高。该加工方法，每齿进给量较大，走刀速度较快；有助于减少加工硬化的发生，以及减少切削热在刀体上的持续累积；因此其适合于高温合金等难加工材料的切削。
1.Jabro整硬快进给铣刀 用于小工件和小型腔的完美刀具系列（见图4-96）。JHF980适用于加工钢件、不锈钢、铸铁和超级合金。JHF180适用于加工淬硬钢。
图4-96 Jabro整硬快进给铣刀
2.Minimaster小魔王快进给铣刀 在φ8～φ12mm的范围，Jabro整硬立铣刀具有更好的刚性，因此应该选用于背吃刀量较小的应用场合。
Minimaster小魔王（见图4-97）提供很好的灵活性，每个直径都有不同的柄部形式，能为具体应用选择最佳的刀具长度。
图4-97 Minimaster小魔王快进给铣刀
3.R217/220.21凸三角系列快进给铣刀 固定刀片座系列，包含刀杆和刀盘式立铣刀刀体。适用于平面铣削、型腔铣削、螺旋插补铣削和插铣等应用。
R220.21：刀盘式立铣刀刀体。
R217.21：各种刀杆形式。
218.19刀片：包含4种不同的规格，能覆盖φ16～φ208mm的直径范围。宽泛的切削槽形和材质等级选择，适用于所有种类的材料（见图4-98）。
图4-98 R217/220.21凸三角系列快进给铣刀
4.SC12正方形快进给系列 SCET120630T刀片：6.35mm的厚度。刀片类型，其刀尖圆弧半径为 3.0 mm。主要用于工况稳定场合的重载粗加工应用。适用于当刀具相对于工件成卧式加工的铣削工序（见图4-99）。
图4-99 SC12正方形快进给系列
5.HF2、HF4系列快进给铣刀 L型刀片是新系列的小直径高进给刀具，旨在为现代CNC机床提供超高的生产率。大的刀片的横截面和厚度以提高强度，外圆弧可以防止切削刃微崩刀体与刀片“良好的动平衡设计”使得在型腔仿形铣削时排屑顺畅，特别是当使用长悬伸刀柄时。LO类型的双面刀片提供更高的加工效率和经济性。同时拥有相应的英寸制尺寸以及齐全的刀片材质等级和槽形，能覆盖包括淬硬钢、不锈钢、高温合金在内的宽范围材料（见图4-100）。
图4-100 HF2、HF4系列快进给铣刀
6.HF6双面凸三角系列 具有6个有效的切削刃口设计，ME13、M15、MD17三种槽形设计，结合不同的刀片材质，应用于不同的工件材料（见图4-101）。
图4-101 HF6双面凸三角系列
7.双面王快进给具有16个有效切削刃口的ON09系列 借助于其独特的刀片座设计，具有高的轴向和径向精度；提供更长的和可预测的刀具寿命；使用和双面王刀体相同的刀片R220.48-ON09（属于双面王面铣刀系列范围），16个有效刃口，提供出色的经济性；减少刀片库存量（与双面王刀体使用相同的刀片类型）；表面具有镀镍涂层的刀体，提供更长的刀体使用寿命（见图4-102）。
图4-102 ON09系列
a）铣刀局部装配图 b）铣刀装配图
（四）泰珂洛铣刀
1. DoFeed大进给铣刀
（1）产品简介。DoFeed大进给铣刀（见图4-103）自推出以来，广泛的应用于模具、航空航天、发电等领域，适用于钢、不锈钢、铸铁、钛合金、镍基合金及淬火钢等材料的面铣、铣槽、型腔铣削、斜坡铣削、插铣及螺旋铣削的高效粗加工。
图4-103 DoFeed大进给铣刀
（2）产品特点。极具经济性的4个切削刃刀片设计，刀体带冷却孔设计可以保证排屑顺畅，低抗力几何结构设计确保无振动切削，EXN03铣刀适用于中小功率机床的高效加工，EXN06铣刀适用于中至大功率机床的高效加工，4种刀片材质可以满足各种材料的加工需求。
（3）应用实例
1）工件名称：航空结构件（见图4-104）。
图4-104 航空结构件
2）工件材料：钛合金。
3）应用：型腔铣削。
4）机床：MC加工中心，BT50强力刀柄。
5）切削液：水溶性。
6）刀杆：EXN03R025M25.0-05，刀片：LNMU06X5ZER-ML AH725。
7）切削参数：vc=40m/min，fz=0.7mm/z，vf=1790mm/min，ap=0.5mm。
8）切削效果：加工效率是原用刀具的3.3倍。
2.泰珂洛BallFinishNose高精度模具仿形铣刀
（1）产品简介。BallFinishNose高精度可转位式模具铣刀（见图4-105）采用独特的锁紧机构和全新的冷却输送系统设计，其成为模具行业加工的推荐使用刀具。非对称的刀片定位形状设计能保证牢靠的锁紧，该机构有助于实现良好的表面精度和长而稳定的刀具寿命。
图4-105 BallFinishNose高精度可转位式模具铣刀
（2）产品特点
1）非对称型刀片提高可转位刀片的重复定位精度，保证最小的跳动和高精度。
2）球头刀片和圆角刀片2种系列刀片可满足模具行业的加工需要。
3）高精度的球头刀片可以用于高精度3D加工。
4）刀片上有3个方向的通道可以为切削刃提供充足的切削液。
（3）应用实例
1）工件名称：汽车零件模具（见图4-106）。
图4-106 汽车零件模具
2）工件材料：SKD11（60HRC）。
3）应用：仿形加工。
4）机床：卧式加工中心，BT50刀柄。
5）切削液：内冷。
6）刀杆：EBFM20S20C220，刀片：ZFBM200R00-MJ AH710。
7）切削参数：vc=283m/min，fz=0.39mm/z，ap=0.15mm。
8）加工效果：刀具寿命提高1.3 倍。
（五）箭石铣刀
快速铣刀又叫做高进给铣刀，其原理是通过端齿的形状设计，减小铣刀的径向切削力，增加铣刀的轴向切削力，从而利用硬质合金抗压强度高的特性，来达到快速去除加工余量的目的，所以其相比普通铣刀，具有更大的悬伸长，更大的每齿切削量。
1.可换刀头式快速铣刀
（1）产品简介。可换刀头式立铣刀（见图4-107）是硬质合金铣刀发展的方向之一，很多世界顶级的刀具公司都有类似的产品推出，由于快速铣刀的特点，其对于加工深度不如普通铣刀敏感，因此可以加工悬伸较大的槽或面。规格：φ8mm、φ10mm、φ12mm、φ16mm、φ20mm和φ25mm。
图4-107 可换刀头式快速铣刀
a）铣刀及刀头 b）铣刀系列化
（2）产品特点
1）生产效率高，进给量可达1～1.6mm/r。
2）采用短锥加T形螺纹定位，连接可靠，定位精度高，同轴度≤0.015mm。
3）刀杆可以适用多种刀头。
4）成本低，磨损后换掉刀头即可。
5）最大加工深度可以达到6倍径以上。
（3）应用实例
1）零件：非自由曲面整体叶轮（见图4-108）。
图4-108 非自由曲面整体叶轮
a）叶轮工件 b）加工现场图
2）零件材料：FV520B。
3）零件尺寸：φ16mm快速铣刀粗铣叶轮流道槽。
4）加工参数：vc=100m/min，ap=1mm，ae=16mm，f=1.6mm/r。
5）加工寿命：连续加工90min。
2.YESTOOLS整体硬质合金快速铣刀
（1）产品简介。采用欧洲进口超细颗粒硬质合金棒料，配合适用的纳米级PVD涂层，严格的生产过程控制，严谨的刃口后处理程序，大大降低刃口崩损的可能性，使得采用高转速、高进给加工成为可能（见图4-109）。
图4-109 整体硬质合金快速铣刀
a）铣刀 b）铣刀仰视图
（2）产品特点
1）高生产效率。
2）高刚性，大芯径设计。
3）不等分齿间距减振设计，大悬伸、高进给下稳定加工。
4）顶级的TiAlN涂层，高耐磨性、低摩擦系数和高附着力的结合。
（3）应用实例
1）加工零件：某军用产品。
2）零件材质：42CrMo，调质280～300HBW。
3）刀具规格：φ10mm，加工深度50mm。
4）加工参数：vc=180m/min，ap=0.8mm，ae=10mm，f=1mm/r。
5）加工寿命：325m。
相关新闻